Книга Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов - Хал Хеллман

Чтобы легче понять новую систему, было бы полезно сделать краткий обзор старой. Посмотрите внимательно на небо в течение некоторого времени. Что вы видите? Конечно же, небесные тела, которые вращаются вокруг Земли. Но это движение отнюдь не простое и регулярное. Небесные тела, особенно планеты, имеют свое собственное «расписание», а не двигаются по простым, неизменным орбитам. Кажется даже, что орбиты некоторых планет весьма запутанны.

Около 150 года н.э. астроном и географ Птолемей из Александрии придумал систему для объяснения своих ночных наблюдений за небом. Согласно этой системе, в центре Вселенной находилась неподвижная Земля, вокруг которой вращались Луна, Солнце, планеты и звезды. При этом все тела были встроены в систему концентрических кристаллических сфер.

Преимущество системы Птолемея заключалось в том, что она, позволяла астрономам с большей точностью предсказывать движение небесных тел. В своих расчетах Птолемей исходил из того, что все небесные тела движутся по круговым орбитам. Чтобы максимально приблизить расчеты к реальности, он ввел понятие дополнительных орбит, меньших по размеру, и назвал их эпициклами. В результате получилась очень сложная геометрия, но на то время она была лучшей. Геоцентрическая система даже служила основой для составления звездных таблиц, по которым можно было рассчитывать положение планет в разное время.

В середине XIII века испанский король Альфонсо X финансировал переработку планетарных таблиц, чтобы привести их в соответствие с более поздними наблюдениями. Во время этой долгой и трудоемкой работы Альфонсо, оплачивавший счета, говорил, что если бы Бог спросил его совета, он порекомендовал бы ему что-нибудь попроще.

Система Коперника в корне отличалась от птолемеевой. Как и Альфонсо, Коперник считал систему Птолемея слишком сложной. Он выстроил следующую гипотезу: Солнце является неподвижным, а Земля имеет двойное вращение, т.е. в течение суток вращается вокруг своей оси и одновременно в течение года делает полный оборот вокруг Солнца. Все очень просто.

Коперник не первым предложил гелиоцентрическую идею. Намного раньше ее высказывали несколько древнегреческих ученых, одним из которых был Аристарх Самосский (около 260 года до н.э.). Его, как и Галилея, обвиняли в отсутствии веры, но эти осуждения не причинили ему вреда. Однако Аристарх не привел доказательств гелиоцентрической теории, и она осталась невостребованной.

Система Птолемея стала действительно первой системой, позволившей разобраться в движении множества небесных тел, за которыми велось наблюдение. Конечно, она соответствовала тому, что люди «видели собственными глазами». Позднее описание Вселенной Птолемея было закреплено учением католической церкви. Одним из главных ее последователей стал святой Фома Аквинский, богослов и философ XIII века. С геоцентрической космологией отлично сочетался такой важный постулат христианского учения, как человечество в центре мироздания.

Рассматривая небесные тела как совершенные и неизменные, геоцентрическая система также прекрасно сочеталась с христианской идеей о рае и аде. Другими словами, все в небесах неизменно и вечно. Развитие же, вырождение и тлен ограничиваются Землей, что является наказанием за грехи наших библейских прародителей.

В Библии можно без труда найти упоминания астрономических понятий. Например, цитата из Псалтыри (здесь и далее курсив автора): «Потому вселенная тверда, не подвигнется» (Пс. 92,1). Также читаем: «Небеса проповедуют славу Божию, и о делах рук Его вещает твердь… Он поставил в них [в небесах] жилище солнцу, и оно выходит как жених из брачного чертога своего, радуется, как исполин пробежать поприще. От края небес исход его, и шествие его до края их» (Пс. 18, 2, 5–7). Что может быть яснее? И как бы мог Иисус Навин остановить Солнце, если бы оно не двигалось?

Эти строки четко отражают убеждения древних астрономов. Но могли ли они заставить сомневаться Коперника и создать проблемы для Галилея? Сегодня нет. А в XV и XVI веках вполне возможно.

Для нас, живущих в светском обществе, трудно представить, насколько всепроникающим в те времена было влияние католической церкви. Каждое событие служило знаком гнева или милости Бога. Кометы считались предвестниками несчастий. Хотя итальянские университеты не находились под прямым контролем церкви, все преподаватели были до мозга костей пропитаны религиозными доктринами, а большинство из них были особами духовного звания. (Одним из редких исключений был Падуанский университет, в котором Галилей учился и работал с 1592 по 1610 год.) Даже медицина представляла собой смесь религии, веры и суеверий.

В такой атмосфере концепция гелиоцентрической системы действительно вступала в конфликт с существующими догмами. А выводы ее противоречили существующим взглядам даже больше, чем сама теория. Хотя теория Коперника и была смелой по части изменения взглядов, она не отличалась ни простотой, ни точностью. Коперник по-прежнему придерживался идеи, что орбиты небесных тел должны быть круговыми, потому что движение по кругу — самый «совершенный» вид движения. Эта одержимость круговыми орбитами заставила его передвинуть центр системы от Солнца. В результате система лишилась самого главного возможного преимущества — простоты.

Убеждения Коперника, касающиеся других сторон астрономии, также расходились со взглядами его современников. Например, что есть причиной движения небесных тел? Ангелы, говорил Фома Аквинский. О, нет, говорил Коперник, вечное вращение заложено в природе совершенных орбит. Основная причина его веры в гелиоцентрическую систему также показательна. Он считал, что «все сферы движутся вокруг Солнца, расположенного как бы в середине всего, так что возле Солнца находится центр мира».

Дело Коперника продолжил Иоганн Кеплер, немецкий астроном, физик и математик. Он”вывел гелиоцентрическую систему на правильный путь, главным образом благодаря своему открытию, что орбиты планет эллиптические, а не круговые. При этом Кеплер, как и Коперник, очевидно, поддерживал гелиоцентрическую идею по причине личного поклонения Солнцу.

Галилей и Кеплер были современниками, их взгляды во многом совпадали. И хотя Кеплер был одним из немногих ученых, поддерживавших гелиоцентрическую концепцию, Галилей, как ни странно, никогда не использовал его работы. Он продолжал придерживаться идеи круговых орбит, демонстрируя, насколько трудно отойти от старых шаблонов.

Доказательства

В любом случае возражения против гелиоцентрической теории требовали ответа. После долгих лет споров и доводов Галилей в конце концов признал, что здесь необходимо нечто более весомое. Так или иначе, он понимал, что должен доказать правдивость своих аргументов, но не нашел ни одного доказательства, которым смог бы воспользоваться.

Значительная часть доказательств, предложенных тогда Галилеем, была его собственными доводами. Они опирались на результаты наблюдений, которые ученый вел с помощью спроектированного и сделанного им самим телескопа. В ответ на возражения схоластиков, что небесное тело не может совершать два движения одновременно, Галилей привел пример спутников Юпитера. Эти спутники вращаются вокруг Юпитера, в то время как он сам вращается вокруг Земли (или Солнца — это не имеет принципиального значения). Рассматривая традиционное утверждение о совершенстве небесных тел, Галилей показал, что на Солнце есть пятна, а Луна не ровная, а имеет горы. Пришлось ему отвечать и на возражения схоластиков относительно теории Коперника о невидимых на то время фазах Венеры. Галилей заявил, что видел эти фазы во время своих наблюдений.